虚拟现实环境下复杂技能训练系统的研究

论文摘要

虚拟现实作为一种新兴技术，具有沉浸性、交互性和想象性三大特性，因而在技能训练的诸多领域中得到应用，其中以桌面式虚拟现实的应用最为普遍。而由于缺乏虚拟现实环境下复杂技能特殊性认识，当前虚拟现实技能训练系统在教学策略、方法的设计上缺乏针对性，这在一定程度上影响了复杂技能的习得和迁移。因而研究虚拟现实环境下复杂技能训练系统的教学系统设计，有着十分重大的意义。针对当前虚拟现实技能训练系统中存在的问题，本文以加涅的五类学习结果分析理论为指导，提出了复杂技能及其影响成分的分类构成要素；研究复杂技能主要构成成分操作技能及智慧技能的形成理论，并结合虚拟现实环境的特点，提出了虚拟现实环境下复杂技能训练的特殊性；在4C/ID模型指导下构建了虚拟现实环境下复杂技能训练系统的框架，并结合加涅提出的不同类型学习性能的习得条件，提出了虚拟现实环境下复杂技能训练的设计策略和训练方式。最后，构建了危险化学品应急抢险技能训练系统，并通过系统的试用与评价验证了系统设计框架及教学设计策略、训练方式的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 虚拟现实及其在技能训练中应用背景
• 1.1.2 当前桌面式虚拟现实技能训练系统存在的问题
• 1.2 相关概念的界定
• 1.2.1 技能与复杂技能
• 1.2.2 虚拟现实与虚拟现实系统
• 1.2.3 教学系统设计
• 1.2.4 教学方法、策略
• 1.3 研究的内容
• 1.4 研究的目的和意义
• 1.5 论文的结构
• 第二章 国内外研究现状
• 2.1 教学系统设计理论
• 2.1.1 加涅五类学习结果分析理论
• 2.1.2 4C/ID 模型
• 2.2 技能形成理论
• 2.2.1 操作技能形成理论
• 2.2.2 智慧技能形成理论
• 2.3 学习理论
• 2.3.1 隐性知识和内隐学习
• 2.3.2 建构主义与探究式学习
• 2.4 虚拟现实培训系统研究现状
• 2.5 本章小结
• 第三章 虚拟现实环境下复杂技能训练系统的构建
• 3.1 复杂技能成分分析
• 3.1.1 操作技能
• 3.1.2 智慧技能
• 3.1.3 认知策略
• 3.1.4 其他性能的习得对复杂技能的影响
• 3.1.5 复杂技能构成分析图
• 3.2 虚拟现实环境下复杂技能训练特殊性研究
• 3.2.1 虚拟现实环境的特点
• 3.2.2 虚拟现实环境下复杂技能训练的特殊性
• 3.3 虚拟现实环境下复杂技能训练系统构建
• 3.3.1 虚拟现实下复杂技能训练系统框架的构建
• 3.3.2 虚拟现实下复杂技能训练系统框架图
• 3.3.3 系统教学策略的设计与训练方法选择
• 3.4 本章小结
• 第四章 案例应用——危险化学品应急抢险技能训练系统
• 4.1 软件生命周期模型
• 4.2 危险化学品应急抢险技能需求分析
• 4.3 危险化学品生产储存行业从业人员特点分析
• 4.4 危险化学品应急抢险技能训练系统的实现
• 4.4.1 系统架构
• 4.4.2 系统设计
• 4.4.3 案例设计及实现
• 4.4.4 系统的实现的主要软件及关键技术
• 4.5 危险化学品应急抢险技能训练系统的实施与评价
• 4.5.1 学习者测试实验
• 4.5.2 专家访谈测评
• 第五章 结论与展望
• 5.1 论文的研究结论
• 5.2 论文研究的创新之处
• 5.3 研究展望与不足
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目及成果